高三物理电场、磁场、复合场专题训练.pdf

电场、磁场、复合场专题训练 1、如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N 为对称线上的两点。下列说法正确的是 AM 点电势一定高于N 点电势 BM 点好强一定大于N 点场强 C正电荷在M 点的电势能大重量N 点的电势能 D将电子从M 点移动到N 点，电场力做正功 2、如图所示的匀强电场E 的区域内， 由 A、B、C、D、A 、B 、C 、 D作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直。下列说法正 确的是 AAD 两点间电势差UAD与 A A两点间电势差 UAA 相等 B带正电的粒子从A 点沿路径ADD移到 D点，电场力做正 功 C带负电的粒子从A 点沿路径 ADD移到 D点，电势能减小 D带电的粒子从A 点移到 C点，沿对角线A C与沿路径AB B C电场力做功相同 3、一带电粒子以垂直于磁场方向的初速飞入匀强磁场后做圆周运动，磁场方向 和运动轨迹如图所示，则可能的是 A粒子带正电，沿顺时针方向运动， B粒子带正电，沿逆时针方向运动， C粒子带负电，沿顺时针方向运动， D粒子带负电，沿逆时针方向运动。 4、粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4 倍与 2 倍，两粒子均带正电。让它们在匀强磁 场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。已知磁场方向垂直纸面向里。以下四个 图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是 5、如图所示，均强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d 点垂直与磁场方向 射入，沿曲线dpa打到屏 MN 上的 a 点，通过 pa 段用时为t。若该微粒经过p 点时，与一个 静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN 上。两个微粒所受重力均忽 略。新微粒运动的 A轨迹为pb，至屏幕的时间将小于t B轨迹为pc，至屏幕的时间将大于t B C轨迹为pb，至屏幕的时间将等于t D轨迹为pa，至屏幕的时间将大于t 6、如图所示，长方形abcd 长 ad=06m，宽 ab=03m，0、e 分别是 ad、bc 的中点，以ad 为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场 )，磁感应强度B=025T。一群 不计重力、 质量 m=3×10 7kg、电荷量 q=+2×103C 的带电粒子以速度 v=5×10 2m s沿垂 直 ad 方向且垂直于磁场射人磁场区域 A从 Od 边射入的粒子，出射点全部分布在Oa 边 B从 aO 边射入的粒子，出射点全部分布在Ob 边 C从 Od 边射入的粒子，出射点分布在Oa 边和 ab 边 D从 aO边射入的粒子，出射点分布在ab 边和 be边 7、如图所示，在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，一个不计 重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁 场且与 x 轴正方向成120°角，若粒子穿过y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a， 则该粒子的比荷和所带电荷的正负是 A. aB v 2 3 ，正电荷B. aB v 2 ，正电荷 C. aB v 2 3 ，负电荷D. aB v 2 ，负电荷 8、图中为一“滤速器”装置示意图。a、b 为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速 率的电子沿水平方向经小孔O 进入 a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可 在 a、b 间加上电压， 并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线 OO'运动，由O'射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是 A. 使 a 板电势高于b 板，磁场方向垂直纸面向里 B. 使 a 板电势低于b 板，磁场方向垂直纸面向里 C. 使 a 板电势高于b 板，磁场方向垂直纸面向外 D. 使 a 板电势低于b 板，磁场方向垂直纸面向外 9、如图所示，真空中相距d5cm 的两块平行金属板A、B 与电源连接（图中未画出），其 中 B 板接地（电势为零） ，A 板电势变化的规律如图所示。将一个质量m=2.0× 10 27 kg，电 量 q+1.6×10-19 C 的带电粒子从紧临 B 板处释放，不计重力。求 （1）在 t0 时刻释放该带电粒子，释放瞬间粒子加速度的大小； （2）若 A 板电势变化周期T1.0×10-5 s，在 t 0时将带电粒子从紧临 B 板处无初速释放， 粒子达到 A 板时动量的大小； （3）A 板电势变化频率多大时，在t 4 T 到 t 2 T O a b O 时间内从紧临B 板处无初速释放该带电粒子，粒子不能到达A 板。 10、在互相垂直的匀强磁场和匀强电场中固定放置一光滑的绝缘斜面，其倾角为，斜面足 够长，磁场的磁感强度为B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上，如图所示。一质量为 m、带电量为q 的小球静止放在斜面的最高点A，小球对斜面的压力正好为零，在释放小球 的同时，将电场方向迅速改为竖直向下，场强大小不变，设B、 、m、q 为已知，求： (1)试分析小球沿斜面下滑的速度v 为多大时，小球对斜面的正压力再次 为零？ (2)小球在斜面上滑行的最大距离为多大？ (3)小球从释放到离开斜面一共历时多长？ 11、如图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图，设法使某有机化合物的气态分子导入 图中所示的容器A 中，使它受到电子轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子，分子离 子从狭缝S 1以很小的速度进入电压为 U 的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝 S2、S3射入磁感应强度为 B 的匀强，方向垂直于磁场区的分界面，最后分子离子打到感光 片上，形成垂直于狭缝S 3的细线。若测得细线到狭缝 S 3的距离为 d，导出分子离子的质量 m 的表达式。 12、如图所示，M、 N 为两块带等量异种电荷的平行金属板，S1、S2为板上正对的小孔， N 板右侧有两个宽度均为d 的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于纸面 向外和向里，磁场区域右侧有一个荧光屏，取屏上与S1、S2共线的 O 点为原点，向上为 正方向建立x 轴 M 板左侧电子枪发射出的热电子经小孔S1进入两板间，电子的质量为 m，电荷量为e，初速度可以忽略 (1)当两板间电势差为U0时，求从小孔 S2射出的电子的速度v0 (2)求两金属板间电势差U 在什么范围内，电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上 (3)若电子能够穿过磁场区域而打到荧光屏上，图上定性地画出电子运动的轨迹 (4)求电子打到荧光屏上的位置坐标x 和金属板间电势差U 的函数关系 电场、磁场、复合场专题训练答案 题号1 2 3 4 5 6 7 8 答案AC BD BC D D D C AD 9、解： （1）电场强度 d U E 带电粒子所受电场力 maF d Uq qEF, 29 /100.4sm dm Uq a （2）粒子在0 2 T 时间内走过的距离为m T a 22 100.5) 2 ( 2 1 故带电粒子在t= 2 T 时，恰好到达A 板 根据动量定理，此时粒子动量 smkgFtp/100.4 23 （3）带电粒子在 4 T t t= 2 T 向 A 板做匀加速运动，在 2 T t t= 4 3T 向 A 板做匀减速运动，速 度减为零后将返回。粒子向A 板运动可能的最大位移 22 16 1 ) 4 ( 2 1 2aT T as 要求粒子不能到达A 板，有 sd 由 f= T 1 ，电势变化频率应满足 4 1025 16d a fHz 10、解： （1） 2cosmg v qB （2） 2cos () sin mg s qB （3） m tCot qB 11、解： 以 m、q 表示离子的质量、电量，以v 表示离子从狭缝射出时的速度，由动能定理可得： 1 2 mv 2 =qU 1 离子射入磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得： qvB=m 2 v R 2 式中 R为圆的半径， d 为感光片上的细黑线到狭缝S3的距离 d=2R (3) 联立（ 1） （2） （ 3）解得： m= 22 8 qB d U 12、解： （1）根据动能定理，得 2 00 1 2 eUmv由此可解得 0 0 2eU v m （2）欲使电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上，应有 mv r eB d 而 2 1 2 eUmv由此即可解得 22 2 d eB U m （3）电子穿过磁场区域而打到荧光屏上时运动的轨迹如图所示 （4）若电子在磁场区域做圆周运动的轨道半径为r，穿过磁场区域打到荧光屏上的位 置坐标为x，则由（ 3）中的轨迹图可得 22 22xrrd注意到 mv r eB 和 2 1 2 eUmv 所以，电子打到荧光屏上的位置坐标x 和金属板间电势差U 的函数关系为 222 2 (22)xemUemUd e B eB （ 22 2 d eB U m ）